ES2834097T3

ES2834097T3 - Spectrometer comprising a spatial modulator of light

Info

Publication number: ES2834097T3
Application number: ES12738435T
Authority: ES
Inventors: Haakan Wedelsbäck
Original assignee: Foss Analytical AB
Current assignee: Foss Analytical AB
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2021-06-16
Anticipated expiration: 2032-07-16
Also published as: RU2601386C2; EP2872860B1; EP2872860A1; RU2015102775A; WO2014012570A1; UA112698C2; CA2877883C; CN104704332B; US9587981B2; CN104704332A; CA2877883A1; AU2012385756A1; AU2012385756B2; US20150177064A1

Abstract

Un espectrómetro (2; 20; 30; 40) que comprende una entrada (4; 24; 36; 44) para radiación óptica; un elemento de dispersión (6; 22; 32; 42) para dispersar la radiación óptica que pasa desde la entrada (4; 24; 36; 44) por longitud de onda; una salida (16; 28; 38; 52) y un modulador espacial de luz ('SLM') (12; 26; 34; 50) dispuesto para recibir una región de longitudes de onda de radiación óptica de entrada dispersada por el elemento de dispersión (6; 22; 32; 42) como una región de longitudes de onda de interés (Δλ) y operable para dirigir selectivamente porciones de longitudes de onda de la región de longitudes de onda de interés (Δλ) para recibirlas en la salida (16; 28; 38; 52); caracterizado porque la entrada (4; 24; 36; 44) se configura para proporcionar una pluralidad de topes de campo de entrada (C, D; C', D'; E, F) mediante cada uno de los cuales el elemento de dispersión (6; 22; 32; 42) está, en uso, iluminado y cada uno de los cuales está posicionado para cooperar con el elemento de dispersión (6; 22; 32; 42) para generar una región de longitud de onda dispersa diferente en el SLM (12; 26; 34; 50) que juntos proporcionan la región de longitudes de onda de interés (Δλ) más grande que cualquiera de las diferentes regiones de longitud de onda dispersas en el SLM (12; 26; 34; 50).A spectrometer (2; 20; 30; 40) comprising an input (4; 24; 36; 44) for optical radiation; a scattering element (6; 22; 32; 42) for scattering optical radiation passing from the input (4; 24; 36; 44) by wavelength; an output (16; 28; 38; 52) and a spatial light modulator ('SLM') (12; 26; 34; 50) arranged to receive a wavelength region of input optical radiation scattered by the element of dispersion (6; 22; 32; 42) as a region of wavelengths of interest (Δλ) and operable to selectively direct portions of wavelengths from the region of wavelengths of interest (Δλ) to receive them at the output ( 16; 28; 38; 52); characterized in that the input (4; 24; 36; 44) is configured to provide a plurality of input field stops (C, D; C ', D'; E, F) by each of which the dispersion element (6; 22; 32; 42) is, in use, illuminated and each of which is positioned to cooperate with the scattering element (6; 22; 32; 42) to generate a different scattered wavelength region in the SLM (12; 26; 34; 50) which together provide the wavelength region of interest (Δλ) larger than any of the different scattered wavelength regions in the SLM (12; 26; 34; 50) .

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Espectrómetro que comprende un modulador espacial de luzSpectrometer comprising a spatial modulator of light

La presente invención se refiere a un espectrómetro que comprende un modulador espacial de luz (SLM) tal como un dispositivo digital de microespejos (DMD). Tales espectrómetros se describen en los documentos US 7652 765 B1, US 6 128078 A y US 5504 575 A.The present invention relates to a spectrometer comprising a spatial light modulator (SLM) such as a digital micromirror device (DMD). Such spectrometers are described in US 7652 765 B1, US 6 128078 A and US 5504 575 A.

Los espectrómetros se emplean en el análisis de las variaciones de intensidad de la radiación óptica dependientes de la longitud de onda, desde las regiones espectrales ultravioleta hasta las infrarrojas. Típicamente, en estos espectrómetros se emplea un elemento de dispersión tal como un prisma o una rejilla de difracción para dispersar la radiación óptica incidente por longitud de onda en un plano de dispersión preferente. Se proporciona una entrada que comprende un tope de campo de entrada, típicamente una rendija de entrada, que actúa como un limitador de paso de banda para la radiación óptica que incide sobre el elemento de dispersión. Este tope de campo determina esencialmente la resolución óptica y el rendimiento del espectrómetro.Spectrometers are used to analyze wavelength-dependent variations in the intensity of optical radiation, from the ultraviolet to infrared spectral regions. Typically in these spectrometers a scattering element such as a prism or diffraction grating is used to scatter incident optical radiation by wavelength in a preferred scattering plane. An input is provided comprising an input field stop, typically an input slit, which acts as a bandpass limiter for optical radiation incident on the scattering element. This top of the field essentially determines the optical resolution and performance of the spectrometer.

Como es bien sabido, el elemento de dispersión puede moverse, típicamente rotado alrededor de un eje perpendicular al plano de dispersión, para barrer las longitudes de onda individuales de una región de longitudes de onda de interés de la radiación óptica dispersada secuencialmente sobre una salida que puede ser un detector, una rendija de salida u otro colector de radiación óptica. Esto impone requisitos de precisión significativos al sistema mecánico empleado para efectuar el movimiento del elemento de dispersión, a menudo pesado, y se sabe que tales sistemas son susceptibles a perturbaciones mecánicas externas y desgaste.As is well known, the scattering element can be moved, typically rotated about an axis perpendicular to the scattering plane, to scan individual wavelengths from a wavelength region of interest from sequentially scattered optical radiation over an outlet that It can be a detector, an exit slit, or other collector of optical radiation. This places significant precision requirements on the mechanical system used to effect movement of the often heavy dispersing element, and such systems are known to be susceptible to external mechanical disturbances and wear.

Una solución conocida a este problema es proporcionar un espectrómetro que tenga un elemento de dispersión estático e incorpore un arreglo de detectores de elementos direccionables por separado en lugar del detector único empleado típicamente junto con el elemento de dispersión móvil. El elemento de dispersión estacionario opera para dispersar una región de longitud de onda de interés que aquí se distribuye por longitud de onda a través de los elementos del arreglo de detectores en el plano de dispersión. Sin embargo, la detección de señales requiere componentes electrónicos sofisticados y relativamente costosos y los arreglos de detectores son en sí mismos relativamente costosos, particularmente para arreglos de detectores adecuados para la detección de longitudes de onda en la región infrarroja.A known solution to this problem is to provide a spectrometer that has a static scattering element and incorporates a separate addressable element detector array rather than the single detector typically employed in conjunction with the mobile scattering element. The stationary scattering element operates to scatter a wavelength region of interest which here is distributed by wavelength through the elements of the detector array in the scattering plane. However, signal detection requires sophisticated and relatively expensive electronic components and detector arrays are themselves relatively expensive, particularly for detector arrays suitable for the detection of wavelengths in the infrared region.

Además, los espectrómetros que comprenden un SLM se conocen, por ejemplo, por el documento US5504575, que está asignado a Texas Instruments Incorporated, y abordan tanto los problemas del movimiento mecánico del elemento de dispersión como el uso de un arreglo de detectores. De acuerdo con el espectrómetro SLM conocido, se proporciona una entrada por medio de la cual se ilumina un prisma estacionario, una rejilla u otro tipo de elemento de dispersión de longitud de onda, que típicamente tiene un plano de dispersión preferente. Se proporciona un SLM, como un DMD, un modulador magnetoóptico o un dispositivo de cristal líquido, para recibir, distribuida por longitud de onda a través de su superficie activa, una región completa de longitud de onda de interés que ha sido dispersada en el plano de dispersión preferente por el elemento de dispersión. Activando (o desactivando) pequeñas porciones (es decir, células) de su superficie activa, el SLM es operable para dirigir selectivamente una porción de longitudes de onda de la región de longitudes de onda de interés recibida a la salida. Mediante la activación y desactivación apropiadas de las células individuales o grupos de células (típicamente grupos de células en una dirección perpendicular al plano de dispersión, es decir, columnas) se pueden proporcionar a la salida diferentes bandas estrechas de longitud de onda de la región de interés de las longitudes de onda recibidas. De esta manera, se puede barrer secuencialmente toda la región de longitudes de onda de interés a través de la salida y se puede emplear un solo elemento detector.Furthermore, spectrometers comprising an SLM are known, for example, from US5504575, which is assigned to Texas Instruments Incorporated, and address both the problems of mechanical movement of the scattering element and the use of a detector array. According to the known SLM spectrometer, an input is provided by means of which a stationary prism, grating or other type of wavelength scattering element is illuminated, typically having a preferred scattering plane. An SLM, such as a DMD, a magneto-optical modulator, or a liquid crystal device, is provided to receive, distributed by wavelength across its active surface, an entire wavelength region of interest that has been scattered in the plane. of preferred dispersion by the dispersion element. By activating (or deactivating) small portions (ie, cells) of its active surface, the SLM is operable to selectively direct a wavelength portion of the received wavelength region of interest to the output. By appropriate activation and deactivation of individual cells or groups of cells (typically groups of cells in a direction perpendicular to the scattering plane, i.e. columns) different narrow wavelength bands from the region of interest of the received wavelengths. In this way, the entire wavelength region of interest can be scanned sequentially through the output and a single detector element can be employed.

Un problema con el espectrómetro SLM conocido es que el elemento SLM debe ser lo suficientemente grande para que toda la región de longitud de onda de interés en el espectro dispersado incida sobre su superficie activa sin comprometer la resolución o la eficiencia de la luz. Particularmente cuando se usa un dispositivo DMD como el SLM, existe una tendencia hacia la introducción de dispositivos más pequeños y de menor costo, lo que hace que los dispositivos más grandes sean obsoletos o, al menos, más costosos. El uso de una pluralidad de elementos SLM dispuestos para recibir juntos la región de longitudes de onda completa de interés también tiene un coste prohibitivo. A problem with the known SLM spectrometer is that the SLM element must be large enough so that the entire wavelength region of interest in the scattered spectrum is incident on its active surface without compromising the resolution or the efficiency of the light. Particularly when using a DMD device such as the SLM, there is a trend towards the introduction of smaller, lower-cost devices, making larger devices obsolete or at least more expensive. The use of a plurality of SLM elements arranged to receive the entire wavelength region of interest together is also cost prohibitive.

Es un objetivo de la presente invención aliviar al menos un problema mencionado anteriormente asociado con el espectrómetro SLM. Por consiguiente, un primer aspecto de la presente invención proporciona un espectrómetro de acuerdo con la reivindicación 1. Empleando múltiples topes de campo de entrada, es posible multiplexar la pluralidad de diferentes regiones espectrales en el mismo SLM y así hacer que un SLM pequeño se comporte como uno más grande. Por tanto, puede generarse un espectro de longitud de onda extendido en la salida mediante una combinación adecuada de las regiones de longitud de onda individuales sin la necesidad de aumentar el tamaño físico del SLM. It is an object of the present invention to alleviate at least one aforementioned problem associated with the SLM spectrometer. Accordingly, a first aspect of the present invention provides a spectrometer according to claim 1. By employing multiple input field stops, it is possible to multiplex the plurality of different spectral regions in the same SLM and thus make a small SLM behave like a bigger one. Thus, an extended wavelength spectrum can be generated at the output by a suitable combination of the individual wavelength regions without the need to increase the physical size of the SLM.

En una modalidad, se proporciona una pluralidad de fuentes de radiación óptica, cada una para iluminar el elemento de dispersión a través de una abertura de entrada diferente asociada, que actúa como un tope de campo de entrada. Cada fuente de la pluralidad se configura para generar radiación óptica que tiene un intervalo de longitudes de onda sustancialmente el de la región de longitudes de onda en el SLM generado por su apertura asociada. De esta manera, el espectrómetro se puede hacer más eficiente energéticamente ya que sustancialmente toda la energía producida por la fuente se proporciona en el SLM.In one embodiment, a plurality of sources of optical radiation are provided, each to illuminate the scattering element through a different associated entry aperture, which acts as an entry field stop. Each source of the plurality is configured to generate optical radiation having a wavelength range substantially that of the wavelength region in the SLM generated by its associated aperture. This way, the spectrometer can be made more energy efficient since substantially all the energy produced by the source is provided in the SLM.

Estas y otras ventajas de la invención se comprenderán mejor a partir de la consideración de la siguiente descripción de modalidades ilustrativas con referencia a las figuras de los dibujos adjuntos en los que: La Figura 1 ilustra un diagrama de bloques funcional de un espectrómetro SLM de acuerdo con la presente invención; La Figura 2 ilustra una modalidad multiplexada por división de tiempo del espectrómetro SLM ilustrado de manera general en la Figura 1; La Figura 3 ilustra una modalidad multiplexada por división espacial del espectrómetro SLM ilustrado de manera general en la Figura 1; y la Figura 4 ilustra una segunda modalidad multiplexada por división de tiempo del espectrómetro SLM ilustrado de manera general en la Figura 1.These and other advantages of the invention will be better understood upon consideration of the following description of illustrative embodiments with reference to the figures of the accompanying drawings in which: Figure 1 illustrates a functional block diagram of an SLM spectrometer in accordance with with the present invention; Figure 2 illustrates a time division multiplexed embodiment of the SLM spectrometer generally illustrated in Figure 1; Figure 3 illustrates a spatial division multiplexed embodiment of the SLM spectrometer generally illustrated in Figure 1; and Figure 4 illustrates a second time division multiplexed embodiment of the SLM spectrometer generally illustrated in Figure 1.

Con referencia ahora a la Figura 1, un espectrómetro de acuerdo con la presente invención 2 comprende una entrada 4 que tiene una pluralidad de topes de campo de entrada mediante cada uno de los cuales un mismo elemento de dispersión 6 puede ser iluminado por radiación óptica 8. La radiación óptica 8 es generada opcionalmente por una fuente de radiación óptica 10 o puede emanar de un material de muestra bajo investigación, dependiendo del uso previsto del espectrómetro 2. La entrada 4 puede comprender, por ejemplo y sin limitación, una pluralidad de aberturas de entrada individuales, una única abertura de entrada móvil o una pantalla LCD u otro segundo dispositivo SLM, cuyos elementos son controlables para simular aberturas de entrada físicas, como se describirá con más detalle más abajo.Referring now to Figure 1, a spectrometer according to the present invention 2 comprises an input 4 having a plurality of input field stops by each of which a single scattering element 6 can be illuminated by optical radiation 8 The optical radiation 8 is optionally generated by an optical radiation source 10 or it may emanate from a sample material under investigation, depending on the intended use of the spectrometer 2. The inlet 4 may comprise, for example and without limitation, a plurality of apertures individual entry ports, a single moving entry port, or an LCD screen or other second SLM device, the elements of which are controllable to simulate physical entry ports, as will be described in more detail below.

El elemento de dispersión 6, que puede ser por ejemplo y sin limitación un prisma, una rejilla de transmisión o de reflexión difracción, se proporciona para dispersar por longitud de onda la radiación óptica incidente que le llega a través de los topes de campo de entrada de la entrada 4. Un modulador espacial de luz (SLM) 12 está posicionado para recibir al menos una parte de la radiación óptica dispersada distribuida por longitud de onda a través de una superficie activa 14. El SLM 12 es de construcción conocida, ya sea un dispositivo reflectante o transmisivo, con la superficie activa 14 que comprende una matriz de elementos controlables individualmente dispuestos en columnas de modo que las diferentes columnas de la matriz recibirán una longitud de onda o una banda estrecha de longitudes de onda dispersada a través de un ángulo diferente por el elemento de dispersión 6.The scattering element 6, which may be for example and without limitation a prism, a transmission grating or a diffraction reflection grating, is provided to scatter by wavelength the incident optical radiation reaching it through the input field stops. input 4. A spatial light modulator (SLM) 12 is positioned to receive at least a portion of the scattered optical radiation distributed by wavelength through an active surface 14. The SLM 12 is of known construction, either a reflective or transmissive device, with the active surface 14 comprising an array of individually controllable elements arranged in columns so that the different columns of the array will receive a wavelength or a narrow band of wavelengths scattered through an angle different by dispersion element 6.

Se proporciona una salida 16 que puede ser, por ejemplo y sin limitación, un puerto de salida, un extremo de un haz de fibra óptica, un detector u otro colector de luz, para recibir radiación óptica que se dirige a él mediante el funcionamiento apropiado de los elementos de la superficie activa 14 del SLM 12. Un controlador 18 se configura de manera conocida para controlar el funcionamiento del SLM 12 y, opcionalmente, la entrada 4 y la fuente de radiación 10.An outlet 16 which may be, for example and without limitation, an outlet port, an end of a fiber optic bundle, a detector or other light collector, is provided to receive optical radiation directed thereto by appropriate operation. of the elements of the active surface 14 of the SLM 12. A controller 18 is configured in a known manner to control the operation of the SLM 12 and, optionally, the input 4 and the radiation source 10.

El espectrómetro 2 se ha descrito anteriormente en términos de elementos de bloques funcionales y se apreciará que uno cualquiera o más de estos elementos pueden comprender una o más unidades separadas conectadas operativamente para proporcionar la funcionalidad descrita. Además, también se apreciará que otros componentes ópticos tales como espejos, ópticas de enfoque y/o colimación pueden incluirse en el espectrómetro 2 pero no son esenciales para la comprensión de la presente invención y, por lo tanto, se omiten en la descripción general anterior del espectrómetro 2 de acuerdo con la presente invención.Spectrometer 2 has been described above in terms of functional block elements and it will be appreciated that any one or more of these elements may comprise one or more separate units operatively connected to provide the described functionality. Furthermore, it will also be appreciated that other optical components such as mirrors, focusing and / or collimating optics may be included in the spectrometer 2 but are not essential to an understanding of the present invention and are therefore omitted from the above general description. of the spectrometer 2 according to the present invention.

Con referencia ahora a la Figura 2, se ilustra una modalidad 20 del espectrómetro 2 de la Figura 1 de acuerdo con la presente invención configurada para una operación multiplexada por división de tiempo. Se usa una rejilla 22 de difracción reflectante de enfoque cóncavo del tipo de formación de imágenes de campo plano iluminada mediante una entrada 24 de múltiples aberturas, que está formada por una pluralidad (dos ilustradas) de topes de campo de entrada, aquí ranuras de entrada física C, D. La rejilla de difracción 22 genera una imagen de las rendijas C, D que se dispersa por el componente de longitud de onda a través de un SLM en forma de un DMD 26, cuya superficie activa 14 (rejilla enfrentada 22) comprende, como es bien conocido en la técnica, un conjunto aéreo de espejos co-operables para formar las columnas descritas anteriormente con referencia a la Figura 1.Referring now to Figure 2, there is illustrated an embodiment 20 of the spectrometer 2 of Figure 1 in accordance with the present invention configured for time division multiplexed operation. A concave focus reflective diffraction grating 22 of the flat field imaging type is used illuminated by a multi-aperture input 24, which is formed by a plurality (two illustrated) of input field stops, here input slots. physics C, D. The diffraction grating 22 generates an image of the slits C, D that is scattered by the wavelength component through an SLM in the form of a DMD 26, whose active surface 14 (facing grating 22) comprises, as is well known in the art, an aerial set of co-operable mirrors to form the columns described above with reference to Figure 1.

El DMD 26 es operable para dirigir selectivamente porciones de longitud de onda de la región de longitud de onda incidente a una salida 28 de fibra óptica. Se proporciona una fuente de radiación óptica 10 que en la presente modalidad comprende una pluralidad (dos ilustradas) de fuentes ópticas S^c, S^denergizables individualmente, cada una de las cuales está asociada con una correspondiente de la pluralidad de ranuras de entrada C, D y que, en una modalidad, puede configurarse para generar solo radiación óptica en una región de longitudes de onda correspondiente sustancialmente a esa región dispersada a través del DMD 26. En otras modalidades, la fuente 10 puede comprender una única fuente de radiación de banda ancha para iluminar todos los topes de campo de entrada. The DMD 26 is operable to selectively direct wavelength portions of the incident wavelength region to a fiber optic output 28. An optical radiation source 10 is provided which in the present embodiment comprises a plurality (two illustrated) of ^{individually energizable optical sources S c} , S ^d , each of which is associated with a corresponding one of the plurality of input slots C, D and that, in one embodiment, it may be configured to generate only optical radiation in a wavelength region substantially corresponding to that region scattered through the DMD 26. In other embodiments, the source 10 may comprise a single source of band radiation wide to illuminate all input field stops.

Un controlador (no mostrado, pero véase el elemento 18 de la Figura 1) se proporciona para conmutar selectivamente cada fuente S^c, S^d, a su vez, como se discutirá en mayor detalle más abajo.A controller (not shown, but see item 18 of Figure 1) is provided to selectively switch each source S ^c , S ^d , in turn, as will be discussed in greater detail below.

La naturaleza de una rejilla es dispersar la radiación óptica por longitud de onda en un plano preferente. El ángulo de dispersión, p, para una longitud de onda dada, A, es proporcional a su ángulo de incidencia, a, en la rejilla (ángulos medidos con respecto a la normal de la rejilla, n) de acuerdo con la conocida 'fórmula de la rejilla': sin (a) sin (p) = rA/d (1) donde r es el número de orden de la dispersión yd es el espaciado de las ranuras. Esto significa que para cualquier longitud de onda dada, el ángulo de dispersión, p, para un orden particular, r, dependerá del ángulo de incidencia, a.The nature of a grating is to scatter optical radiation by wavelength in a preferred plane. The scattering angle, p, for a given wavelength, A, is proportional to its angle of incidence, a, on the grating (angles measured with respect to the normal of the grating, n) according to the well-known 'formula of the grid ': sin (a) sin (p) = rA / d (1) where r is the order number of the dispersion and d is the slot spacing. This means that for For any given wavelength, the angle of scattering, p, for a particular order, r, will depend on the angle of incidence, a.

La Figura 2, la Figura 3 y la Figura 4 están dibujadas de manera que este plano preferente es el plano XY del sistema de coordenadas XYZ representado en las figuras. La siguiente descripción se refiere a ángulos y desplazamientos en este plano preferente o proyectados sobre este plano. Para hacer esta descripción más clara, primero se define una línea normal a la superficie de la rejilla en el centro de la rejilla como la normal a la rejilla, n, que se encuentra en el plano preferente. Luego, mediante el uso de la normal a la rejilla elegida, los ángulos de la normal a la rejilla, n, se definen como rotación alrededor del punto, P, en la intersección de la normal a la rejilla y la superficie de la rejilla. Figure 2, Figure 3 and Figure 4 are drawn such that this preferred plane is the XY plane of the XYZ coordinate system depicted in the figures. The following description refers to angles and offsets in this preferred plane or projected onto this plane. To make this description clearer, a line normal to the grid surface in the center of the grid is first defined as the normal to the grid, n, which lies in the preferred plane. Then, using the normal to the chosen grid, the angles of the normal to the grid, n, are defined as rotation around the point, P, at the intersection of the normal to the grid and the surface of the grid.

Considerando ahora el espectrómetro 20 de la Figura 2 con mayor detalle, en la modalidad mostrada cada una de las fuentes de radiación óptica S^c, S^d, están adaptadas para generar radiación óptica en una misma banda de longitud de onda que se extiende entre una longitud de onda mínima A^míny una máxima longitud de onda A^máx. En la presente modalidad, esta banda completa de longitudes de onda, constituye una región de longitudes de onda de interés, AA, para ser usada en investigaciones que emplean el espectrómetro 20.Considering now the spectrometer 20 of Figure 2 in greater detail, in the embodiment shown each of the optical radiation sources S ^c , S ^d , are adapted to generate optical radiation in the same wavelength band that extends between a minimum wavelength A ^min and a maximum wavelength A ^max . In the present embodiment, this entire wavelength band constitutes a wavelength region of interest, AA, to be used in investigations using the spectrometer 20.

Cada fuente, por ejemplo, S^c, está adaptada para iluminar completamente su rendija de entrada asociada, por ejemplo, C. De manera útil, cada fuente S^c, S^dpuede, por ejemplo, consistir en una matriz lineal de LED que se extiende a lo largo de la ranura en una dirección perpendicular al plano preferente. La luz de la rendija de entrada asociada, digamos C, sigue un camino de luz, L^c, para incidir en la superficie del elemento de dispersión, aquí la rejilla de difracción cóncava 22, en un ángulo de incidencia, ac, para ser difractada de manera dependiente de la longitud de onda hacia el DMD 26 e iluminan sustancialmente toda una columna asociada. La luz de la longitud de onda máxima, A^máx, se dispersará a través de un ángulo P^cmáx, a lo largo de la trayectoria de luz L^cmáx, mientras que la luz de longitud de onda mínima, A^mín, se dispersará a través de un ángulo P^cmín, a lo largo de la trayectoria de luz L^cmín. De manera similar, la luz de la rendija de entrada asociada, S^d, seguirá una trayectoria de luz L^d(ilustrada por la construcción discontinua en la Figura 2), para incidir en la superficie de la rejilla 22 en un ángulo de incidencia, aD, que es diferente del ángulo de incidencia, ac, para la luz de la rendija C. De acuerdo con la ecuación (1) se puede ver que para una misma longitud de onda la luz de la rendija D se dispersará a través de un ángulo diferente p de modo que la luz del longitud de onda máxima, A^máx, se dispersará para atravesar una trayectoria de luz L^dmáx, mientras que la luz de longitud de onda mínima, A^mín, se dispersará para atravesar un camino de luz L^dmín(como se ilustra mediante la construcción de línea discontinua en la Figura 2).Each source, for example S ^c , is adapted to fully illuminate its associated entrance slit, for example C. Usefully, each source S ^c , S ^d can, for example, consist of a linear array of LEDs that are extends along the slot in a direction perpendicular to the preferred plane. The light from the associated entrance slit, say C, follows a light path, L ^c , to hit the surface of the scattering element, here the concave diffraction grating 22, at an angle of incidence, ac, to be diffracted wavelength dependent towards DMD 26 and illuminate substantially an entire associated column. Light of the maximum wavelength, A ^max , will scatter through an angle P ^cmmax , along the light path L ^cmmax , while light of the minimum wavelength, A ^min , will scatter through of an angle P ^cmin , along the light path L ^cmin . Similarly, the light from the associated entrance slit, S ^d , will follow a light path L ^d (illustrated by the discontinuous construction in Figure 2), to strike the surface of grating 22 at an angle of incidence, aD, which is different from the angle of incidence, ac, for the light from slit C. According to equation (1) it can be seen that for the same wavelength the light from slit D will be scattered through a different angle p so that light of the maximum wavelength, A ^max , will scatter to pass through a light path L ^dmax , while light of the minimum wavelength, A ^min , will scatter to pass a light path L ^dmin (as illustrated by the dashed line construction in Figure 2).

El DMD 26 está ubicado en el plano preferente para recibir en su superficie activa 14 un intervalo de longitudes de onda, A^{c i}-A^c2, dentro del espectro total que se dispersa por la luz que pasa a través de la rendija de entrada C y un intervalo de longitud de onda, A^{d i}-A^d2, dentro del espectro total que se dispersa desde la luz que pasa a través de la rendija de entrada D. Dado que los ángulos de incidencia, ac, aD, de la luz de las respectivas rendijas C, D son diferentes, como se discutió anteriormente, entonces el intervalo de longitud de onda asociado con cada ranura C, D, que incide en el DMD 26, será diferente.The DMD 26 is located in the preferred plane to receive on its active surface 14 a range of wavelengths, A ^ci -A ^c 2, within the total spectrum that is scattered by the light passing through the entrance slit C and a wavelength interval, A ^di -A ^d 2, within the total spectrum that is scattered from the light passing through the entrance slit D. Since the angles of incidence, ac, aD, of the light of the respective slits C, D are different, as discussed above, then the wavelength range associated with each slot C, D, incident on the DMD 26, will be different.

Con el DMD 26 y la rejilla 22 en una geometría relativa fija, las posiciones de las ranuras de entrada C, D pueden seleccionarse para proporcionar ángulos de incidencia tales que (considerando la ecuación (1)) los intervalos de longitud de onda A^{c i}-A^c2 y A^{d i}-A^d2, se combinan para proporcionar la región de longitudes de onda de interés, AA. En la presente modalidad, la disposición de las ranuras de entrada C, D, la rejilla 22 y el DMD 26 es tal que proporciona A^d2=A^míny A^{c i}=A^máx.With the DMD 26 and grating 22 in a fixed relative geometry, the positions of the input slots C, D can be selected to provide angles of incidence such that (considering equation (1)) the wavelength ranges A ^ci - A ^c 2 and A ^di -A ^d 2 combine to provide the wavelength region of interest, AA. In the present embodiment, the arrangement of the input slots C, D, the grid 22 and the DMD 26 is such that it provides A ^d2 = A ^min and A ^ci = A ^max .

De manera útil y en una configuración de la modalidad de la presente invención de acuerdo con la Figura 2 cada fuente S^c, S^destá diseñada para proporcionar una salida que tiene solamente los componentes de longitud de onda de los correspondientes intervalos de longitud de onda que van a ser recibidos en la superficie activa del DMD 26. Así, por ejemplo, la fuente S^c, produce solo longitudes de onda en el intervalo A^{c i}-A^c2. Esto se puede lograr a través de una selección apropiada de los LED como la fuente S^cy tiene una ventaja de que la energía no se desperdicia en la generación de longitudes de onda que son inusables en el espectrómetro 20 y que pueden causar señales de fondo no deseadas.Usefully and in a configuration of the embodiment of the present invention according to Figure 2 each source S ^c , S ^d is designed to provide an output that has only the wavelength components of the corresponding wavelength ranges. that are to be received on the active surface of the DMD 26. Thus, for example, the source S ^c , produces only wavelengths in the interval A ^ci -A ^c 2. This can be achieved through an appropriate selection of the LED as the source S ^c and has an advantage that energy is not wasted in generating wavelengths that are unusable in the spectrometer 20 and that can cause unwanted background signals.

En la presente modalidad del espectrómetro 20 del 2 ilustrado de manera general en la Figura 1, el controlador 18 (no mostrado en la Figura 2) está adaptado para cambiar cada fuente S^c, S^dpor separado y sin superposición para iluminar el DMD 26 a través del rejilla 22 a través de cada ranura de entrada C, D por separado para proporcionar una señal multiplexada por división de tiempo en el DMD 26. El controlador 18 se adapta además para controlar el funcionamiento de la superficie activa 14 del d Md 22 para escanear los rangos de longitud de onda A^c1-A^c2 y A^{d i}-A^d2 a su vez sobre la salida de fibra óptica 28, en esta modalidad, controlando los elementos de espejo de la superficie 14 en forma de columna a través de las filas del DMD 22.In the present embodiment of the spectrometer 20 of 2 generally illustrated in Figure 1, the controller 18 (not shown in Figure 2) is adapted to switch each source S ^c , S ^d separately and without overlap to illuminate the DMD 26 through the grid 22 through each input slot C, D separately to provide a time division multiplexed signal in the DMD 26. The controller 18 is further adapted to control the operation of the active surface 14 of the d Md 22 to scan the wavelength ranges A ^c 1-A ^c 2 and A ^di -A ^d 2 in turn on the fiber optic output 28, in this mode, controlling the mirror elements of the column-shaped surface 14 through the ranks of DMD 22.

En una configuración alternativa de la modalidad de acuerdo con la Figura 2, la fuente óptica 10 puede ser una única fuente de banda ancha que, en uso, se energiza continuamente y cada tope de campo C, D de la rendija de entrada puede cerrarse selectivamente de modo que la rejilla 22 se ilumine solo por una rendija de entrada a la vez.In an alternative configuration of the embodiment according to Figure 2, the optical source 10 can be a single broadband source that, in use, is continuously energized and each field stop C, D of the input slit can be selectively closed so that the grille 22 is illuminated by only one entrance slit at a time.

En una configuración adicional de la modalidad de acuerdo con la Figura 2, el controlador 18 está adaptado para operar las fuentes S^c, S^dsimultáneamente con diferentes frecuencias de operación para iluminar el DMD 26 a través de la rejilla 22 a través de cada ranura de entrada C, D simultáneamente para proporcionar una señal multiplexada por división de frecuencia en el DMD 26.In a further configuration of the mode according to Figure 2, the controller 18 is adapted to operate the sources S ^c , S ^d simultaneously with different operating frequencies to illuminate the DMD 26 through the grating 22 through each input slot C, D simultaneously to provide a frequency division multiplexed signal on the DMD 26.

Con referencia ahora a la Figura 3, se ilustra una modalidad 30 del espectrómetro 2 de la Figura 1 de acuerdo con la presente invención configurada para una operación multiplexada por división espacial. Para facilitar la comprensión, el espectrómetro 30 de la Figura 3 se ilustra teniendo de manera general la misma disposición geométrica de rejilla de reflexión de enfoque cóncavo 32 y SLM en forma de DMD 34 que el espectrómetro 20 de la Figura 2.Referring now to Figure 3, there is illustrated an embodiment 30 of the spectrometer 2 of Figure 1 in accordance with the present invention configured for spatial division multiplexed operation. For ease of understanding, the spectrometer 30 of Figure 3 is illustrated having generally the same geometric arrangement of concave focusing reflection grating 32 and DMD-shaped SLM 34 as the spectrometer 20 of Figure 2.

La configuración de la entrada 36 de apertura múltiple es diferente de la de la Figura 2. Esta entrada 36 está formada por una pluralidad (dos ilustradas) de topes de campo de entrada, aquí ranuras de entrada físicas, E, F, digamos, que están desplazadas entre sí no solo en el plano preferente sino también en un plano que define la longitud de la ranura perpendicular al plano preferente y cada uno tiene una longitud menor que la requerida para la iluminación de sustancialmente toda una columna de la superficie activa 14 del DMD 34.The configuration of the multiple opening inlet 36 is different from that of Figure 2. This inlet 36 is formed by a plurality (two illustrated) of entry field stops, here physical entry slots, E, F, say, that are offset from one another not only in the preferred plane but also in a plane defining the length of the slot perpendicular to the preferred plane and each has a length less than that required for illumination of substantially an entire column of the active surface 14 of the DMD 34.

Al igual que con las ranuras de entrada C, D de la modalidad del espectrómetro 20 de la Figura 2, cada una de las ranuras de entrada E, F de la presente modalidad, cuando está iluminada por fuentes asociadas S^e, S^f, proporciona trayectorias de luz asociadas L^e, L^f, que tienen diferentes ángulos de incidencia, aE, aF, en la rejilla 32. A partir de la consideración de la descripción anterior con respecto a la Figura 2, se apreciará que esto dará como resultado que diferentes intervalos de longitud de onda asociados A^{e i}-A^e2 y A^{f i}-A^f2, respectivamente, se dispersen a través de las columnas de la superficie activa 14 (no mostrado) del DMD 34.As with the input slots C, D of the spectrometer mode 20 of Figure 2, each of the input slots E, F of the present mode, when illuminated by associated sources S ^e , S ^f , provides associated light paths L ^e , L ^f , having different angles of incidence, aE, aF, on grating 32. From consideration of the above description with respect to Figure 2, it will be appreciated that this will result in different associated wavelength ranges A ^ei -A ^e 2 and A ^fi -A ^f 2, respectively, are scattered through the columns of the active surface 14 (not shown) of the DMD 34.

A diferencia de las rendijas de entrada C, D de la modalidad del espectrómetro 20 de la Figura 2, las rendijas de entrada E, F de la presente modalidad están desplazadas entre sí de modo que la luz pasa a través de una rendija asociada y se difracta a través de un mismo ángulo de difracción, p, iluminará regiones diferentes, preferentemente no superpuestas R^e,R^f, preferentemente regiones controlables individualmente, de una misma columna del DMD 34. Unlike the entry slits C, D of the spectrometer 20 embodiment of Figure 2, the entry slits E, F of the present embodiment are offset from each other so that light passes through an associated slit and is diffracted through the same diffraction angle, p, it will illuminate different regions, preferably non-overlapping R ^e , R ^f , preferably individually controllable regions, of the same column of the DMD 34.

En la presente modalidad del espectrómetro 30 de los 2 ilustrados generalmente en la Figura 1, el controlador 18 (no mostrado en la Figura 3) está adaptado para energizar cada fuente S^e, S^fsimultáneamente iluminando así el DMD 34 a través de la rejilla 32 a través de cada ranura de entrada E, F simultáneamente para proporcionar una señal multiplexada por división espacial en el DMD 34. El controlador 18 se adapta además para controlar el funcionamiento de la superficie activa del DMD 34 para escanear los intervalos de longitud de onda A^{e i}-A^e2 y A^f1-A^f2 a su vez sobre la abertura de salida 38. Se apreciará que las fuentes S^e, S^f, pueden conmutarse por separado y sin solapamiento para iluminar cada región de columna del DMD 34 a su vez sin apartarse de la invención según se reivindica.In the present embodiment of the spectrometer 30 of the 2 generally illustrated in Figure 1, the controller 18 (not shown in Figure 3) is adapted to power each source S ^e , S ^f simultaneously thereby illuminating the DMD 34 through the grid. 32 through each input slot E, F simultaneously to provide a spatial division multiplexed signal in the DMD 34. The controller 18 is further adapted to control the operation of the active surface of the DMD 34 to scan the wavelength ranges A ^ei -A ^e 2 and A ^f 1-A ^f 2 in turn onto the exit aperture 38. It will be appreciated that the sources S ^e , S ^f , can be switched separately and without overlap to illuminate each column region of the DMD. 34 in turn without departing from the invention as claimed.

De manera útil, en la presente modalidad, las fuentes de luz S^e, S^fpueden comprender láseres de banda ancha como SLED.Usefully, in the present embodiment, the S ^e , S ^f light sources may comprise broadband lasers such as SLEDs.

Con referencia ahora a la Figura 4, se ilustra una modalidad 40 del espectrómetro 2 de la Figura 1 configurado para una operación multiplexada por división de tiempo similar a la descrita con referencia a la modalidad de la Figura 2. En la presente modalidad 40, un elemento 42 de dispersión de rejilla de difracción de transmisión está dispuesto para la iluminación a través de un tope de entrada de campo múltiple en forma de un primer dispositivo DMD 44. Un segundo DMD 50 está posicionado para recibir a través de su superficie activa 14 (frente al elemento de dispersión 42) radiación óptica que ha sido dispersada por longitud de onda por el elemento de dispersión 42 y es operable, aquí por medio del controlador 18, para dirigir selectivamente porciones de longitud de onda de la radiación óptica incidente a un puerto de salida, aquí en forma de fibra óptica 52. De esta manera, toda la región de longitudes de onda de la radiación óptica incidente en el segundo DMD 50 puede barrerse a través del puerto de salida 52.Referring now to Figure 4, there is illustrated an embodiment 40 of the spectrometer 2 of Figure 1 configured for time division multiplexed operation similar to that described with reference to the embodiment of Figure 2. In the present embodiment 40, a Transmission diffraction grating scattering element 42 is arranged for illumination through a multiple field input stop in the form of a first DMD device 44. A second DMD 50 is positioned to receive through its active surface 14 ( versus scattering element 42) optical radiation that has been wavelength scattered by scattering element 42 and is operable, here via controller 18, to selectively direct wavelength portions of incident optical radiation to a port output, here in the form of optical fiber 52. In this way, the entire wavelength region of the optical radiation incident on the second DMD 50 can be swept through It is from exit port 52.

El primer dispositivo 44 de DMD está provisto de una superficie 46 activa que comprende una red aérea de microespejos controlables individualmente, ilustrada por el elemento 48. El controlador 18 está configurado aquí para controlar el funcionamiento de los elementos 48 de microespejos individuales en forma de columna para cambiar entre una posición en la que los espejos de una columna particular reflejan todos la luz hacia el elemento 42 de difracción y una posición en la que los mismos espejos no reflejan la luz hacia el elemento de difracción 42. De esta manera, las columnas individuales de microespejos se pueden hacer para formar una pluralidad de topes de campo de entrada C', D' que pueden emular las ranuras de entrada físicas C, D de la Figura 2.The first DMD device 44 is provided with an active surface 46 comprising an overhead network of individually controllable micromirrors, illustrated by element 48. Controller 18 is configured here to control the operation of individual column-shaped micromirror elements 48 to switch between a position in which the mirrors of a particular column all reflect light towards the diffraction element 42 and a position in which the same mirrors do not reflect the light towards the diffraction element 42. In this way, the columns Individual micromirrors can be made to form a plurality of input field stops C ', D' that can emulate the physical input slots C, D of Figure 2.

La radiación óptica de una fuente, aquí, una fibra óptica 54 para iluminar la superficie activa 46 del primer DMD 44. Una columna apropiadamente conmutada, digamos C', de elementos de microespejos dirige la radiación óptica incidente para seguir una trayectoria de luz Le a través de una lente 56 de colimación, por ejemplo, para incidir sobre el elemento 42 de dispersión de la red de difracción de transmisión. El elemento de dispersión 42 actúa para dispersar la radiación óptica que se transmite a través de él de una manera dependiente de la longitud de onda hacia el segundo DMD 50. De manera similar al espectrómetro 20 de la Figura 2, la luz de una longitud de onda máxima A^máxse dispersará para seguir una trayectoria de luz L^c'^máx, a través de una lente de enfoque 58, por ejemplo, mientras que la luz de una longitud de onda mínima A^mínse dispersará para seguir una trayectoria de luz L^{c m ín}. De manera similar, cuando se cambia apropiadamente, la columna D' de microespejos reflejará la radiación óptica incidente de la fibra óptica 54 para seguir una trayectoria de luz L^d', a través de una lente de colimación 56, por ejemplo, para incidir sobre el elemento de dispersión de la red de difracción de transmisión 42 en un ángulo de incidencia diferente al asociado con la luz reflejada por cualquier otra columna (digamos la columna C'). Dado que los ángulos de incidencia de la radiación óptica reflejada desde las columnas D' y C' son diferentes, de acuerdo con la ecuación (1) sus ángulos de dispersión serán diferentes. Así, la luz de la longitud de onda máxima Amáx se dispersará para seguir una trayectoria de luz Ldmáx, a través de una lente de enfoque 58, por ejemplo, mientras que la luz de la longitud de onda mínima Amín se dispersará para seguir un camino de luz Ld'máx.Optical radiation from a source, here an optical fiber 54 to illuminate the active surface 46 of the first DMD 44. An appropriately switched column, say C ', of micromirror elements directs incident optical radiation to follow a light path Le to through a collimating lens 56, for example, to impinge on the scattering element 42 of the transmission diffraction grating. The scattering element 42 acts to scatter the optical radiation that is transmitted through it in a wavelength-dependent manner toward the second DMD 50. Similar to the spectrometer 20 of Figure 2, light of a length of wavelength A ^max will scatter to follow a light path L ^c ' ^max , through a focusing lens 58, for example, while light of a minimum wavelength A ^min will scatter to follow a light path L ^{cm in} . Similarly, when appropriately changed, the micromirror column D 'will reflect incident optical radiation from optical fiber 54 to follow a light path L ^d ', through a collimating lens 56, for example, to strike the scattering element of the transmission diffraction grating 42 at a different angle of incidence than that associated with reflected light from any other column (say column C '). Since the angles of incidence of the optical radiation reflected from columns D 'and C' are different, according to equation (1) their scattering angles will be different. Thus, light of the maximum wavelength Amáx will scatter to follow a light path Ldmax, through a focusing lens 58, for example, while light of the minimum wavelength Amin will scatter to follow a path light Ld'max.

Al igual que con el espectrómetro 20 de la Figura 2, en la presente modalidad del espectrómetro 40 con el segundo DMD 50 y la rejilla 42 en una geometría relativa fija, la posición del primer DMD 44 y, por lo tanto, las de los topes del campo de entrada C', D' pueden seleccionarse para proporcionar ángulos de incidencia de modo que (considerando la ecuación (1)) los intervalos de longitud de onda Ac-i-Ac'2 y Ad'i -Ad'2 se combinen para proporcionar la región de longitudes de onda de interés, AA. En la presente modalidad, la disposición del primer DMD 44, la rejilla 42 y el segundo DMD 50 es tal que proporciona Ad'2=Amín y Ac-f Amáx.As with the spectrometer 20 of Figure 2, in the present embodiment of the spectrometer 40 with the second DMD 50 and the grating 42 in a fixed relative geometry, the position of the first DMD 44 and therefore those of the stops of the input field C ', D' can be selected to provide angles of incidence so that (considering equation (1)) the wavelength ranges Ac-i-Ac'2 and Ad'i -Ad'2 are combined to provide the wavelength region of interest, AA. In the present embodiment, the arrangement of the first DMD 44, the grid 42 and the second DMD 50 is such that it provides Ad'2 = Amin and Ac-f Amax.

En otras modalidades que usan el primer DMD 44 para proporcionar la pluralidad de topes de campo de entrada, el controlador 18 puede adaptarse adecuadamente para cambiar diferentes columnas de microespejos a diferentes frecuencias y/o cambiar diferentes grupos de microespejos en diferentes columnas con el fin de simular aberturas de entrada que están desplazadas entre sí no solo a través de la superficie activa 46 (es decir, columnas diferentes) sino también que están desplazadas entre sí en una dirección perpendicular al plano preferente (es decir, a lo largo de una columna). De esta manera, la operación multiplexada por división de tiempo, frecuencia y/o espacial puede ser proporcionada por un espectrómetro único y versátil. In other embodiments that use the first DMD 44 to provide the plurality of input field stops, the controller 18 can be suitably adapted to change different micromirror columns at different frequencies and / or change different groups of micromirrors in different columns in order to simulate inlet openings that are offset from each other not only through active surface 46 (i.e. different columns) but also offset from each other in a direction perpendicular to the preferred plane (i.e. along a column) . In this way, time, frequency and / or space division multiplexed operation can be provided by a unique and versatile spectrometer.

Claims

1. A spectrometer (2; 20; 30; 40) comprising an inlet (4; 24; 36; 44) for optical radiation;

a scattering element (6; 22; 32; 42) for scattering optical radiation passing from the input (4; 24; 36; 44) by wavelength;

an output (16; 28; 38; 52) and a spatial light modulator ('SLM') (12; 26; 34; 50) arranged to receive a wavelength region of input optical radiation scattered by the dispersion (6; 22; 32; 42) as a region of wavelengths of interest (AA) and operable to selectively direct portions of wavelengths from the region of wavelengths of interest (AA) to receive them at the output ( 16; 28; 38; 52);

characterized in that the input (4; 24; 36; 44) is configured to provide a plurality of input field stops (C, D; C ', D'; E, F) by each of which the dispersion element (6; 22; 32; 42) is, in use, illuminated and each of which is positioned to cooperate with the scattering element (6; 22; 32; 42) to generate a different scattered wavelength region in the SLM (12; 26; 34; 50) which together provide the largest wavelength region of interest (AA) than any of the different scattered wavelength regions in the SLM (12; 26; 34; 50) .

2. A spectrometer (20; 30) as claimed in claim 1, characterized in that a plurality of optical radiation sources (S ^c , S ^d ; S ^e , S ^f ) are provided, each to illuminate the scattering element (22; 32) by means of a different associated input field stop (C, D; E, F), and in which each source (S ^c , S ^d ; S ^e , S ^f ) is configured to generate optical radiation having a wavelength range substantially that of the incident scattered wavelength region in the SLM (26; 34) generated by its associated input field top (C, D; E, F).

A spectrometer (20; 40) as claimed in claim 1 or claim 2, characterized in that a controller (18) is provided in connection with one or both of the input (44) and the plurality of sources of optical radiation (S ^c , S ^d ) and adapted to control the operation of one or both to generate a time division multiplexed signal in the SLM (26; 50).

A spectrometer (20) as claimed in claim 3, characterized in that the controller (18) is operatively connected to the plurality of sources (S ^c , S ^d ) and is adapted to switch each source (S ^c , S ^d ) in sequence and without overlap to generate the time division multiplexed signal.

A spectrometer (20) as claimed in claim 2, characterized in that a controller (18) is provided in connection with the plurality of sources of optical radiation (Sc, S ^d ) and adapted to control its operation to generate a signal multiplexed by frequency division in the SLM (26).

6. A spectrometer (20) as claimed in claim 5, characterized in that the controller (18) is adapted to activate each source (S ^c , S ^d ) simultaneously and with different intensity modulation frequencies to generate the multiplexed signal by frequency division in the SLM (26).

A spectrometer (30) as claimed in claim 1, characterized in that the plurality of input field stops (E, F) and the scattering element (32) are further cooperatively positioned to illuminate different regions (R ^f , R ^e ) of the SLM (34) with optical radiation of a different associated field top (F, E) and diffracted through the same diffraction angle (p).

A spectrometer (30) as claimed in claim 7, characterized in that each input field stop (E, F) is provided offset from the other to provide on the scattering element (32) a different angle of incidence (aE , aF) for optical radiation and each of which is offset from the other in a direction perpendicular to a preferential scattering plane (XY) of the scattering element (32).

9. A spectrometer (30) as claimed in claim 7, characterized in that the controller (18) is adapted to activate each source (S ^e , S ^f ) simultaneously.

10. A spectrometer (20; 30; 40) as claimed in claim 1, characterized in that the SLM (26; 34;

50) is a digital micromirror device ("DMD").

A spectrometer (20; 30) as claimed in claim 1, characterized in that the scattering element (22; 32) is a concave focusing reflection grating.

12. A spectrometer (40) as claimed in claim 1, characterized in that the scattering element (42) is a diffraction transmission grating.

A spectrometer (40) as claimed in claim 1, characterized in that the input (44) comprises an SLM, preferably a DMD, having a controllable active surface (46) to define the plurality of input field stops ( C ', D').